Как известно, радиация не церемонится ни с чем. Команда из Института науки Токио представила свою разработку – специальный беспроводной приемник, который, по их словам, может выдержать длительное пребывание в условиях мощного радиационного облучения, по крайней мере, в течение шести месяцев.
Идея, конечно, не нова, ведь зачем тянуть кабели к роботам, призванным убирать радиоактивные обломки после очередной техногенной катастрофы? Особенно, если вспомнить про путаницу с кабелями во время ликвидации последствий аварии на Фукусиме, где роботы были вынуждены передвигаться, толкая за собой длинные кабели для связи. Это, как минимум, неудобно и крайне усложняет и без того опасные операции.
Однако, не все так просто, как кажется на первый взгляд. Взять обычный бытовой Wi-Fi чип, упаковать его в свинцовую оболочку и надеяться на чудо – это далеко не выход. Ведь, хотя защитное экранирование и остановит радиационные излучения, оно же одновременно заблокирует и радиосигналы. И даже если вы подумаете об антенне, подключенной через кабель, это тоже не всегда возможно, ведь сама антенна станет уязвимой к радиации. Именно поэтому японские исследователи взялись за разработку особого, «закаленного» Wi-Fi чипа-приемника, способного противостоять суровым условиям ядерных реакторов.
Чтобы понять, насколько стойким должен быть этот чип, стоит вспомнить, что робот, работающий в условиях ядерного реактора, может подвергнуться облучению до 500 000 грей (Гр) за шесть месяцев. Для сравнения, электроника, используемая в космических аппаратах, должна выдерживать лишь 100-300 Гр в течение трех лет. Достичь такой выносливости исследователям удалось благодаря уменьшению количества транзисторов в чипе, поскольку оксидный слой внутри этих полупроводников чрезвычайно чувствителен к гамма-излучению. Вместо этого, они использовали элементы, не имеющие оксидного слоя, например, индукторы.
Что касается критически важных транзисторов, которые не удалось заменить другими технологиями, команда расширила и удлинила их затворы, чтобы уменьшить деградацию, вызванную радиацией. Также были использованы N-типа металло-оксидные полупроводники (NMOS), которые менее подвержены радиационным повреждениям.
По результатам проведенных тестов, облучение разработанного чипа общей дозой 800 кГр привело лишь к 1.5-децибеловому снижению коэффициента усиления приемника. Это означает, что устройство потенциально может работать длительное время во враждебной радиационной среде без существенной потери производительности. На данный момент команда работает над созданием Wi-Fi передатчика, который также сможет выдерживать значительные дозы радиации, что является значительно более сложной задачей из-за высокого уровня электрического тока, необходимого для излучения сигнала.
